Anna Magnani was een onwettig kind van een Italiaanse moeder en een Egyptische vader. Ze werd geboren in een omgeving die gekenmerkt werd door armoede, opgevoed door haar grootmoeder in een krottenwijk in de omgeving van Rome. Ze kreeg haar opleiding in een nonnenklooster. Om de kosten van acteerlessen te kunnen betalen ging ze zingen in haveloze nachtclubs. Met de verdiende centen kon ze haar opleiding als actrice betalen aan de Academy of Dramatic Art in Rome. Hierna was ze te zien in variété-shows waarna ze ook begon te acteren in dramatische toneelstukken.

Na een tournee in Argentinië maakte ze haar langspeelfilmdebuut in een figurantenrolletje in de stille versie van de film Scampolo. Het duurde tot 1934 eer ze opnieuw in een film te zien was. In de tussentijd deed ze verder ervaring op als actrice in toneelstukken en als zangeres.

In 1936 trouwde ze met regisseur Goffredo Alessandrini. Die vond dat ze niet echt als actrice tot haar recht kwam in langspeelfilms maar gaf haar toch een bijrol in zijn film Cavalleria (1936). Het was niet echt een droomhuwelijk en na een lange scheiding werd het huwelijk ontbonden in 1950.

Haar carrière als actrice stond op een laag pitje tot 1941, het jaar waarin ze de op één na belangrijkste rol vertolkte in Teresa Venerdi van Vittorio De Sica. In 1942 zette ze een buitenechtelijke zoon op de wereld die Massimo Serato als vader had. Het kind kreeg polio waardoor Magnani al haar tijd moest besteden aan het zorgen voor haar zieke kind.

Na de bevrijding van Rome werd ze heel populair bij Amerikaanse militairen toen ze haar liedjes zong tijdens vurige, zwoele optredens. In 1945 kwam haar acteertalent bijzonder goed tot zijn recht in Roma, citta aperta van Roberto Rossellini, een film die een eerbetoon was aan de bijzondere moed die aan de dag werd gelegd tijdens de laatste dagen van de bezetting. Haar bijzondere acteerprestatie in de film ging ook in Amerika niet ongemerkt voorbij : in 1946 werd ze door de National Board of Review uitgeroepen tot de beste buitenlandse actrice van het jaar. Ze groeide uit tot een echte filmster alhoewel die status maar zelden gekenmerkt werd door de glamour en conventionele schoonheid die gepaard gaat met topactrices. Magnani was eerder mollig dan slank, vrij klein, verscheen meestal met ongekamd haar, had in veel gevallen walleen onder haar ogen en werd door regisseur William Dieterle ooit omschreven als “the last of the great shameless emotionalists”. Vittoria De Sica daarentegen omschreef haar dan weer als “Italy’s finest actress and one of the most interesting actresses in the world”. Haar voorliefde voor Italiaanse regisseurs werd ook bevestigd door een samenwerking met onder meer Lucino Visconti.

Magnani heeft maar weinig Hollywood-films gemaakt maar de eerste was een schot in de roos : haar rol in The Rose Tattoo, de filmversie van het verhaal van Tennessee Williams, leverde haar naast de New York Critics award ook een Oscar op.

Na Wild Is the Wind (1957) ging het stilaan bergaf met haar carrière.

De laatste jaren van haar leven acteerde Magnani voornamelijk in toneelstukken en op de Italiaanse tv.

Anna Magnani stierf aan de gevolgen van pancreas-kanker. Dat ze populair was en bleef tot haar dood bleek uit de enorme mensenmassa die zich voor haar begrafenis in Rome had verzameld. Die was van een grootorde die normaal alleen overleden pausen te beurt valt. Ze werd opgebaard in het mausoleum van Roberto Rossellini, niet alleen haar favoriete regisseur maar ook een vriend tijdens haar ganse leven.

In 1980 kreeg ze een zeker eerbetoon in de vorm van de documentaire Io sono Anna Magnani.